4.1光的折射定律 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版选择性必修第一册

理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系，会计算介质的折射率 02 通过实验理解光的折射定律，会依据光的折射定律作出光路图，能解释和计算有关折射的问题 01 理解视深与视高，并能解决有关的问题率 03 重难点 01 光的折射定律 1.利用初中所学的知识，说出产生以下现象的原因。 光从一种介质进入另一种介质时会发生折射 筷子在水的表面发生了“偏转” 光通过三棱镜之后传播方向发生改变 公司logo 公司logo 情境导入 2.图为探究光从空气斜射入水中发生折射的实验装置，得到的实验数据如下表，请分析表格中的数据并思考以下问题： (1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？ 折射角增大 公司logo 公司logo 情境导入 (2)当入射角与折射角发生变化时，什么量保持不变(误差允许范围内)？ 入射角的正弦值和 折射角的正弦值的比值保持不变 入射角θ1(°) 折射角θ2(°) 10 6.7 1.49 1.49 20 13.3 1.50 1.49 30 19.6 1.53 1.49 40 25.2 1.59 1.51 50 30.7 1.63 1.50 60 35.1 1.71 1.51 70 38.6 1.81 1.51 80 40.6 1.97 1.51 公司logo 公司logo 情境导入 光的反射与折射 当光射到两种介质的界面时： i i' r 一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象叫作光的反射 另一部分光进入第二种介质 继续传播的现象叫作光的折射 公司logo 公司logo 核心知识 入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线与折射光线分居法线的两侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。 折射定律 光路可逆：在光的反射和折射现象中，光路是可逆的 表达式： = n i r 公司logo 公司logo 核心知识 1.如图所示，激光笔发出的一束单色光由空气斜射到水面上的O点时，同时发生折射和反射，若仅减小入射角，则折射光线与反射光线的夹角将 A.减小 B.增大 C.不变 D.无法确定 √ 若入射角由θ减小了Δθ，则反射角也减小了Δθ，折射角也相应减小，由几何知识可知折射光线与反射光线的夹角将增大。故选B。 例题 02 介质的折射率 当同一束单色光从空气斜射入某种介质时，无论入射角如何改变，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值总保持不变。 当该束光由空气以同一入射角斜射入不同的介质时，折射角却不同，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值也发生了变化，说明什么？ 答案　这说明在光的折射现象中， 与i和r的大小无关，与介质的种类有关 公司logo 公司logo 观察与思考 折射率 n 1.光从真空射入某种介质发生折射时，入射角正弦值与折射角正弦值的比，叫作这种介质的折射率，n= 说明：折射率是反映介质光学性质的一个物理量，它反映了光从真空(或空气)斜射入介质时偏折的程度，折射率越大，介质使光线偏折的程度就越大。 或从介质斜射入真空(或空气) 折射率大小由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角变化 公司logo 公司logo 核心知识 3.光密介质与光疏介质：两种介质比较，折射率较大的介质称为光密介质，折射率较小的介质称为光疏介质。 2.折射率与光速的关系：某种介质的折射率n，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n= 由于c>v，所以任何介质的折射率都大于1 公司logo 公司logo 核心知识 (1)介质的折射率越大，光在这种介质中的传播速度越慢。(　　) (2)由n=得出，介质的折射率与入射角i的正弦值成正比，与折射角r的正弦值成反比。(　　) √ × 辨析 2.(2024·内江市高二期中)在一透明液体中，一束单色光与液面成53°角射向液面，与液面成30°角射出，已知sin 53°=0.8，cos 53°=0.6，则该液体的折射率为 A.1.6 B. C. D. √ 作出光路图，如图 可知θ=90°-30°=60°，α=90°-53°=37°， 该液体的折射率为n==，故选C。 例题 (2024·泸州市古蔺县蔺阳中学高二月考)用透明材料制成横截面为长方形的长方体，横截面的长AB足够长，宽AD=L，按图示放置在水平地面上，在地面上的P点有一个光源，向该材料CD面入射一束光，当入射光与CD面夹角为37°时，反射光与折射光恰好垂直。光在真空中传播速度为c，sin 53°=0.8，cos 53°=0.6。求： (1)这种材料的折射率； (2)这束光线在材料中传播经历的时间。 答案 (1) (2) 公司logo 公司logo 针对训练 (1)光路图如图所示 由图中几何关系可得θ+37°=90°，θ+α=90°， 可得θ=53°，α=37° 根据折射定律可得这种材料的折射率为 n=== (2)由n=知，这束光线在材料中传播的速度为v== 这束光线在材料中传播经历的时间为t===。 3. (来自教材)如图所示，截面为矩形的玻璃砖的厚度为L，现测得该玻璃砖的折射率为1.73。若光从上表面射入，入射角i为60°，求： (1)从下表面射出玻璃砖的光线相对于入射光线的侧移d。 答案 L (2)光在玻璃中传播的时间t。 答案 例题 (1)设光从空气进入玻璃时的折射角为r，则=n 把i=60°和n=1.73代入可得r=30°， 从而β=i-r=30°，在Rt△ABC中，AB== 在Rt△ABD中，光线的侧移距离为d=ABsin β=·sin(i-r)=L (2)由n=知，光在玻璃中传播的速度v= 光在玻璃中传播的时间t==。 解决光的折射问题的基本思路 根据题意画出正确的光路图 1 利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角分别是入射光线、折射光线与法线的夹角 2 利用折射定律n=，结合三角函数的关系进行运算 3 公司logo 公司logo 总结提升 (1)绝对折射率n：光从真空射入某种介质时的折射率 绝对折射率与相对折射率 (2)相对折射率n21： 光从介质1射入介质2时，入射角i的正弦值跟折射角r的正弦值的比值叫作介质2对于介质1的相对折射率，n21= (3)设介质1的绝对折射率为n1，介质2的绝对折射率为n2，则n21=或n1sin i=n2sin r 简称为该种介质的折射率 拓展学习 4.(2024·广元市旺苍东城中学高二期末)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是 √ 例题 由题意可知，越靠近地球表面，空气的折射率越大，从光疏介质射入光密介质的光路如图所示，随着折射率不断变大，太阳光不断向法线方向偏折，A正确。 视深是人眼看透明物质内部某物点时，像点离界面的距离。 视深与视高问题 一物点S位于折射率为n的介质中，距介质表面的距离为H，当θ1和θ2角都很小时，有sin θ1≈tan θ1=，sin θ2≈tan θ2=，由折射定律知n==，所以视深h= 拓展学习 利用视深、视高公式，不仅可以简捷地测定介质的折射率，也可以方便地分析和解决与视深、视高有关的问题。 从折射率为n的介质中，观察正上方距界面高为H'的物体，则有h'=nH'(h'为视高) ●s ●s' H' θ1 h' θ2 拓展学习 5.(来自鲁科教材)如图所示，透过玻璃砖看字母，字母会显得高一些。假设玻璃砖的厚度为H，玻璃的折射率n=1.5。如果垂直于玻璃砖向下看，字母的视深是多少？ 答案H 例题 光由玻璃进入空气，如图所示： 由光的折射定律= 及几何关系sin i=，sin r= 得n= 因为垂直于玻璃砖向下看，则OB很靠近OA，所以OB≈OA，BD≈AD 因此n≈= ，h≈=H 故垂直于玻璃砖向下看，字母的视深是H。 光的折射定律 介质的 折射率　 折射定律 在光的反射和折射现象中，光路是可逆的 视深与视高 由于c>v，所以任何介质的折射率都大于1 反映介质光学性质的一个物理量 n= 三线共面，两线分居，两角相等 n由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角变化 折射率越大，介质使光线偏折的程度就越大 表达式：=n 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $如果说入射角变大，折射角怎么变化？入射角变为50度，折射角变为35，60度变为40。